Development of a subject-specific musculoskeletal shoulder model : inverse and forward dynamics applications

A prevalência de pessoas que referem dor no complexo articular do ombro, com concomitante limitação na capacidade para realizar atividades da vida diária, é elevada. Estes níveis de prevalência sobrecarregam quer os utentes, como a própria sociedade. A evidência científica atual indicia a existência de uma relação entre as alterações da articulação escápulo-torácica e as patologias associadas à articulação gleno-umeral. A capacidade de quantificar, cinemática e cineticamente, as disfunções ao nível das articulações escápulo-torácica e gleno-umeral, é algo de enorme importância, quer para a comunidade biomecânica, como para a clínica. No decorrer dos trabalhos desta tese foi desenvolvido, através do software OpenSim, um modelo tridimensional músculo-esquelético do complexo articular do ombro que inclui a representação do tórax/coluna, clavícula, omoplata, úmero, rádio, cúbito e articulações que permitem os movimentos relativos desses segmentos, assim como, 16 músculos e 4 ligamentos. Com um total de 11 graus de liberdade, incluindo um novo modelo articular escápulo-torácico, os resultados demonstram que este é capaz de reconstruir de forma precisa e rápida os movimentos escápulo-torácicos e glenoumerais, recorrendo para tal, à cinemática inversa, e à dinâmica inversa e direta. Conta ainda com um método de transformação inovador para determinar, com base nas especificidades dos sujeitos, os locais de inserção muscular. As principais motivações subjacentes ao desenvolvimento desta tese foram contribuir para o aprofundar do atual conhecimento sobre as disfunções do complexo articular do ombro e, simultaneamente, proporcionar à comunidade clínica uma ferramenta biomecânica de livre acesso com o intuito de melhor suportar as decisões clínicas e dessa forma concorrer para uma prática mais efetiva.

Kinematic and electromyographic analysis of the overhead squat in individuals showing excessive medial knee displacement

Dynamic knee valgus is a multi-planar motion that has been associated with anterior cruciate ligament injuries and patellofemoral pain syndrome. Clinical assessment of dynamic knee valgus can be made by looking for the visual appearance of excessive medial knee displacement (MKD) in the double-leg squat (DLS). The purpose of this dissertation was to identify the movement patterns and neuromuscular strategies associated with MKD during the DLS. Twenty-four control subjects and eight individuals showing MKD during the DLS participated in the study. Significant differences were verified between subjects that demonstrated MKD and a control (CON) group for the eletromyographic amplitude of adductor magnus, biceps femoris, vastus lateralis and vastus medialis muscles (p < 0.05), during the descending phase of the DLS. During the ascending phase were found group differences for adductor magnus and rectus femoris muscles (p < 0.05). Results from kinematic analysis revealed higher minimum and maximum values of ankle abduction and knee internal rotation angles (p < 0.05) for the MKD group. Also, individuals showing excessive MKD had higher hip adduction/abduction excursion. Our results suggested that higher tibial internal rotation and knee internal rotation angles in the initial position of the DLS are associated with MKD. The neuromuscular strategies that contributed to MKD were higher adductor magnus activation, whereas biceps femoris, vastus lateralis and vastus medialis activated more to stabilize the knee in response to the internal rotation moment.